[发明专利]具有降低的气体渗透性的聚酯容器和薄膜

说明书

提供了通过增加单个或多层容器的机械或热诱导结晶度或总结晶度水平来减少穿过聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯薄膜或容器壁的气体分子渗透性的三种独立途径，其中所述三种途径可独立使用或彼此组合使用。

背景技术

技术领域

本发明适用于改进刚性聚酯容器或薄膜壁中的气体阻隔，这在诸如碳酸软饮料(CSD)瓶以及氧敏感产品的应用中是重要的。

背景说明

气体阻隔可以是其中存在运输扩散型气体分子的物理阻碍的被动类型，或是其中特殊添加剂通过化学反应与所述扩散型气体分子结合、与所述扩散型气体分子反应、清除或捕获所述扩散型气体分子的主动类型。增加机械或热诱导的结晶度以改进阻隔特性属于被动类型，其中紧密堆积的晶体对于扩散型气体分子是相对不可渗透的，并且在由相对开放的无定形聚酯结构填充的晶间区域内气体分子扩散更大。然而，热管理的第三个概念适用于被动阻隔(从结晶角度看)和通过潜在地促进清除剂或其他气体阻隔物质的增强的热化学活化的主动阻隔二者。

聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的共聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的共聚酯在下文中称为PET)是用于多服务(multi-serve)和单服务(single-serve)CSD以及不充气饮料和食品的优选包装材料。通常用PET包装的饮料包括碳酸软饮料、果汁、果汁饮料、水、调味水(不充气和碳酸化的)、水合饮料、茶、新时代饮料、乳和乳饮料等。PET具有许多特性使其有利地可用于包装此类饮料。例如，PET具有机械强度，例如当双轴取向时的跌落冲击强度、爆裂强度和热膨胀，以及耐气体阻隔性，所有这些都是使PET成为所希望的饮料容器包装材料并且提供容器设计自由度的特性。

聚酯树脂如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)、和聚(萘二甲酸丙二醇酯)(PTN)通常在食品和饮料容器如饮料瓶的制造中用作树脂。一些树脂如PTT、PEN和PTN主要用于专门的包装应用，因为这些树脂比例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)树脂的制造明显更昂贵。特性诸如柔性、良好的抗冲击性和透明性连同良好的熔融可加工性使得聚酯树脂可广泛用于制造食品和饮料容器。PET树脂是在最广泛再循环的塑料之中。

在食品容器或饮料容器应用中使用的任何聚合物树脂如PET树脂的重要特性是树脂能够抵抗气体(如氧气(O₂)和二氧化碳(CO₂))穿过容器壁进出。用于碳酸饮料的容器可能尤其容易受到正常存在于碳酸软饮料中的气体如二氧化碳的排出的影响。通常，碳酸软饮料每体积液体碳酸软饮料含有约4体积的溶解二氧化碳气体。其他饮料如啤酒典型地具有约1.5至3.0体积的总溶解二氧化碳。如果用于形成饮料容器的树脂允许二氧化碳逸出，则递送给消费者的产品如果储存太长时间的话可能具有不可接受的品质(例如，“扁平”)。在食品容器应用中，重要的是树脂抵抗氧气的进入。与食物接触的氧气可能导致颜色变化和加速食品产品的腐败的氧化。

PET和其他上述聚酯不满足小尺寸单服务饮料容器(例如，用于小于24盎司的份量的容器)的所有气体阻隔要求。为了使单服务饮料容器可接受，包装容器必须能够为碳酸软饮料提供CO₂的保留并且为氧敏感饮料提供O₂的排除，或在啤酒的情况下既排除CO₂的排出又排除O₂的进入。由PET制成的大型多服务容器通常满足关于CO₂保留和/或O₂排除的包装要求，并且因此能够在填充、运输、储存和被消费者购买之后保持到达消费者的饮料产品的品质。希望在单服务饮料容器中的类似性能满足对较小份量的消费者需求，以提供便利和份量控制。如果保质期可以提高2倍，饮料品牌公司一直具有将单服务塑料容器分销在由俱乐部商店分销的多包装(例如12包和24包)中的长期市场需求。由于单服务塑料容器的保质期较短，该细分市场目前由易拉罐服务。